Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения (варианты)

Группа изобретений относится к области вооружения, в частности к управлению артиллерийскими управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, захватывающей подсвеченную цель на конечном участке траектории, и предназначено для управления огнем минометов и ствольной артиллерии. Технический результат - повышение точности стрельбы по подвижным целям. Способ включает топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя в режиме последовательных засечек положения цели. Осуществляют в пульте разведчика расчет топографических координат, направления и скорости движения цели, преобразование координат, скорости и направления движения цели в последовательность двоичных кодов и передают их по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции. На основе полученных данных и предварительно заданных метеоданных, баллистических поправок, времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе производят расчет прогнозируемой точки встречи снаряда с целью на поверхности земли, расчет установок стрельбы по координатам орудия и координатам прогнозируемой точки встречи снаряда с целью, расчет времени момента выстрела для поражения цели в прогнозируемой точке, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы. Производят выдачу из пульта огневой позиции сигнала на выстрел при наступлении времени момента выстрела. Передают с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи время включения лазерного излучения целеуказателя. Осуществляют автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения и осуществляют наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Группа изобретений относится к области вооружения, в частности к управлению артиллерийскими управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, захватывающей подсвеченную цель на конечном участке траектории.

Группа изобретений предназначена для управления огнем минометов и ствольной артиллерии калибров типа 120, 122, 152, 155 мм при стрельбе по подвижным целям управляемыми боеприпасами, а также управляемыми ракетами с головкой самонаведения.

Известен способ стрельбы по подвижным целям из пушек неуправляемыми боеприпасами [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г., МПК 6 F 41 G 5/14 - Способ и устройство для наводки орудия]. Недостатком способа является то, что данный способ не учитывает особенности стрельбы управляемыми боеприпасами.

В качестве прототипа выбран способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения [Патент RU №2247297 от 27.02.2005 г., МПК 7 F 41 G 5/00, 7/22 - Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения].

Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения заключается в следующем: цель обнаруживается целеуказателем, затем происходит измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, с топографической привязкой цели, целеуказателя и огневой позиции к местности, расчет и реализация установок стрельбы по координатам цели и огневой позиции. Далее производится наведение снаряда на цель, включающее последовательное наведение орудия на цель по рассчитанным установкам стрельбы и наведение снаряда на цель, подсвеченную после выстрела лазерным излучением целеуказателя. Топографическая привязка цели к местности и преобразование ее координат в последовательность двоичных кодов осуществляется при помощи пульта разведчика, а расчет установок стрельбы для орудия осуществляется при помощи пульта огневой позиции. При этом в пульте разведчика и в пульте огневой позиции организовано единое компьютерное время, и после выстрела до включения целеуказателя осуществляется передача из пульта огневой позиции в пульт разведчика по цифровой радиосвязи значения времени включения целеуказателя в режим подсвета, а сигнал включения в режим подсвета цели автоматически посылается из пульта разведчика в целеуказатель при достижении времени включения.

Недостатком прототипа является то, что способ эффективен для стрельбы по неподвижным целям. Отсутствие данных о скорости и направлении движения цели может приводить к промаху при стрельбе по подвижным целям.

Задачей предлагаемой группы изобретений является повышение точности наведения снаряда на подвижную цель за счет определения скорости и направления движения цели и момента выстрела.

Указанная задача в первом варианте достигается за счет того, что в известном способе стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающем обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, топографическую привязку цели к местности в пульте разведчика расчетным путем, преобразование координат цели в пульте разведчика в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, новым является то, что дополнительно измеряют угол места цели относительно целеуказателя, измерение расстояния от целеуказателя до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя ведут в режиме последовательных засечек положения цели, определяют в пульте разведчика направление и скорость движения цели, полученные значения совместно с координатами цели передают в пульт огневой позиции, где на их основе с учетом предварительно заданных метеоданных, баллистических поправок, времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе рассчитывают прогнозируемую точку встречи снаряда с целью на поверхности земли, при этом расчет установок стрельбы ведут по координатам орудия и координатам прогнозируемой точки встречи снаряда с целью, причем для поражения цели в прогнозируемой точке в пульте огневой позиции рассчитывают время момента выстрела, при наступлении которого выдается команда на выстрел.

Указанная задача во втором варианте достигается за счет того, что в известном способе стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающем обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, топографическую привязку цели к местности в пульте разведчика расчетным путем, преобразование координат цели в пульте разведчика в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, новым является то, что до обнаружения цели на местности выбирают точку, в которой планируют поразить цель, измеряют расстояние от целеуказателя до точки поражения цели, азимут и угол места точки поражения цели относительно целеуказателя, в пульт огневой позиции передают координаты точки поражения цели, а расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции выполняют по координатам точки поражения цели и координатам орудия с учетом предварительно заданных метеоданных и баллистических поправок, после реализации установок стрельбы выполняют разведку цели, причем измерение координат цели ведут в режиме последовательных засечек положения цели с определением в пульте разведчика направления и скорости движения цели, после чего в пульте разведчика с учетом времени полета управляемого снаряда в точку поражения цели рассчитывают время момента выстрела, при наступлении которого из пульта разведчика на пульт огневой позиции выдается команда на выстрел.

Первый вариант способа поясняется графическим материалом фиг.1.

Второй вариант способа поясняется графическим материалом фиг.2.

Предлагаемые способы стрельбы из артиллерийского орудия управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения реализуют следующим образом (фиг.1, фиг.2): в боевом порядке артиллерийская батарея располагается на большой дальности от линии соприкосновения с противником. К линии боевого соприкосновения высылается разведчик с лазерным целеуказателем-дальномером (ЛЦД), аппаратурой спутниковой навигации, цифровой радиостанцией и пультом разведчика, причем выходы ЛЦД, аппаратуры спутниковой навигации и цифровой радиостанции через разъемы подключены к процессору пульта разведчика.

С помощью аппаратуры спутниковой навигации определяются координаты ЛЦД (Х_ЛЦД, Y_ЛЦД, Z_ЛЦД), например, в прямоугольной географической системе и вводятся в пульт разведчика.

Лазерный целеуказатель с дальномером и визирным каналом служит для обнаружения и сопровождения цели, а также для определения расстояния от ЛЦД до цели, азимута и угла места цели относительно ЛЦД.

В первом варианте разведчик с помощью ЛЦД с интервалом, например, 20 с производит несколько замеров дальности до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя (D_i, α_i, ε_i). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в земную систему координат топографической привязки к местности (Х_Ц, Y_Ц, Z_Ц), отображаются на экране пульта разведчика. По нескольким замерам координат цели рассчитывается скорость и направление движения цели. Координаты цели, скорость и направление движения цели преобразуются в последовательность двоичных кодов, например, по стандарту EIA интерфейса RS232C и передаются в пульт огневой позиции по цифровой радиосвязи.

В пульте огневой позиции, например, с аппаратуры спутниковой навигации вводятся координаты широты, долготы и высоты орудия (X_ОП, Y_ОП, Z_ОП), с клавиатуры для баллистических расчетов вводят метеоданные, баллистические поправки, время подготовки орудия и снаряда к стрельбе.

В пульте огневой позиции с использованием полученных по радиосвязи координат цели, ее скорости и направления движения, а также введенных в пульт огневой позиции времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе рассчитывается прогнозируемая точка, например, в следующей последовательности:

1) вычисляются параметры первого приближения:

- координаты прогнозируемой точки

Х_ПТ1=Х_Ц+V_X*t_{подг. орудия};

Y_ПТ1=Y_Ц+V_Y*t_{подг. орудия};

Z_ПТ1=Z_Ц+V_Z*t_{подг. орудия},

где Х_Ц, Y_Ц, Z_Ц - топографические координаты цели по последнему замеру,

V_X, V_Y, V_Z - скорость цели,

t_{подг. орудия} - время подготовки снаряда и орудия к стрельбе;

- дальность до цели ;

- время полета снаряда t_П1 в прогнозируемую точку (например, по зависимостям [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г., МПК 6 F 41 G 5/14 - Способ и устройство для наводки орудия]). 2) вычисляются параметры второго приближения:

- координаты прогнозируемой точки

X_ПТ2=Х_Ц+V_X*(t_{подг. орудия}+t_П1);

Y_ПТ2=Y_Ц+V_Y*(t_{подг. орудия}+t_П1);

Z_ПТ2=Z_Ц+V_Z*(t_{подг. орудия}+t_П1);

- дальность до цели ;

- расстояние между прогнозируемыми точками первого и второго приближения ;

- время полета снаряда t_П2 (например, по зависимостям [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F 41 G 5/14 - Способ и устройство для наводки орудия]) в прогнозируемую точку;

- если D_Ц1-2>50 м, то итерационный процесс вычисления координат прогнозируемой точки продолжается, иначе в качестве координат прогнозируемой точки принимается результат итерационного процесса Х_ПТ, Y_ПТ, Z_ПТ.

Для прогнозируемой точки автоматически вычисляются баллистические установки стрельбы орудия, например, по зависимостям, приведенным в патенте [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F 41 G 5/14 - Способ и устройство для наводки орудия]. Рассчитанные установки для стрельбы передаются командиру орудия.

С использованием средств ориентирования осуществляется наведение заряженного орудия на цель по установкам стрельбы. С целью поражения цели в прогнозируемой точке в пульте огневой позиции автоматически идет обратный отсчет времени до момента выстрела. При наступлении этого времени на орудие выдается команда на выстрел и осуществляется выстрел. Время момента выстрела определяется, например, по следующей формуле:

t_В=t_H+t_P+t_{подг. орудия},

где t_В - время момента выстрела;

t_H - время последнего замера координат цели;

t_P - время выполнения расчетов;

t_{подг. орудия} - время подготовки снаряда и орудия к стрельбе.

Во втором варианте разведчик с помощью ЛЦД выбирает на местности точку поражения цели (ПЦ), в которой планируется поразить цель. В качестве точки ПЦ может быть выбрана точка на прямолинейном участке дороги. Разведчик с помощью ЛЦД производит замер расстояния от ЛЦД до точки ПЦ, азимута и угла места точки ПЦ относительно ЛЦД (D_ТПЦ, α_ТПЦ, ε_ТПЦ). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в земную систему координат топографической привязки к местности (Х_ТПЦ, Y_ТПЦ, Z_ТПЦ), отображаются на экране пульта разведчика. Координаты точки ПЦ преобразуются в последовательность двоичных кодов, например, по стандарту EIA интерфейса RS232C и передаются в пульт огневой позиции по цифровой радиосвязи.

В пульте огневой позиции, например, с аппаратуры спутниковой навигации вводятся координаты широты, долготы и высоты орудия (X_ОП, Y_ОП, Z_ОП), с клавиатуры для баллистических расчетов вводят метеоданные и баллистические поправки.

В пульте огневой позиции для точки ПЦ вычисляются баллистические установки стрельбы орудия, например, по зависимостям, приведенным в патенте RU №2111437 от 20.05.98 г., МПК 6 F 41 G 5/14 - Способ и устройство для наводки орудия. Рассчитанные установки для стрельбы передаются командиру орудия.

С использованием средств ориентирования осуществляется наведение заряженного орудия на цель по установкам стрельбы.

При обнаружении цели, движущейся в направлении точки ПЦ, разведчик с помощью ЛЦД с интервалом, например, 10с производит несколько замеров дальности до цели, азимута и угла места цели относительно ЛЦД (D_i, α_i, ε_i). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в земную систему координат топографической привязки к местности (Х_Ц, Y_Ц, Z_Ц), отображаются на экране пульта разведчика. По нескольким замерам координат цели рассчитывается скорость и направление движения цели.

Для поражения цели в точке ПЦ в пульте разведчика с использованием координат цели, ее скорости и направления движения, а также координат точки ПЦ рассчитывается время момента выстрела, например, в следующей последовательности:

1) расчет координат точки выстрела, т.е. точки, при попадании цели в которую необходимо выдать команду на выстрел:

Х_ТВ=Х_ТПЦ-V_X*t_полета;

Y_TB=Y_ТПЦ-V_Y*t_полета;

Z_TB=Z_ТПЦ-V_Z*t_полета,

где Х_ТПЦ, Y_ТПЦ, Z_ТПЦ - топографические координаты точки ПЦ,

V_X, V_Y, V_Z - скорость цели,

t_полета - время полета снаряда в точку поражения цели;

2) расчет расстояния от цели до точки выстрела:

,

где Х_ТВ, Y_ТВ, Z_ТВ - топографические координаты точки выстрела,

Х_Ц, Y_Ц, Z_Ц - топографические координаты цели;

3) расчет времени момента выстрела: t_B=t_TEK+D_Ц-TB/V-t_связи,

где t_ТЕК - текущее значение времени,

V - скорость цели,

t_связи - время передачи команды на выстрел с пульта разведчика до командира орудия.

При наступлении времени момента выстрела t_B (цель находится в точке выстрела) с пульта разведчика на пульт огневой позиции передается команда на выстрел и с орудия осуществляется выстрел.

В предлагаемых способах в момент выстрела на пульте огневой позиции командиром включается кнопка "Выстрел" и автоматически формируется и передается в пульт разведчика сообщение о выстреле. При этом с пульта огневой позиции считывается время выстрела по показаниям таймера часов системы единого времени и назначается время задержки включения ЛЦД в режим подсвета цели, учитывая общее время полета снаряда; оно передается в пульт разведчика в виде значения времени включения ЛЦД в режим подсвета цели. Сообщение "Выстрел", содержащее время включения ЛЦД в режим подсвета цели, передается на пульт разведчика в виде последовательности двоичных кодов. Орудие можно переводить в походное положение и перевозить на новую позицию.

Разведчик через ЛЦД продолжает сопровождать цель, держать ее в перекрестии визирного канала.

В пульт разведчика по цифровой радиосвязи приходит сообщение о выстреле и требуемом времени включения ЛЦД в режим подсвета цели. Автоматически устанавливается время включения лазерного излучения ЛЦД, исходя из показаний единого времени пульта огневой позиции и пульта разведчика.

В соответствующий момент времени сигнал на включение лазерного излучения из пульта разведчика автоматически выдается по цифровому интерфейсу, например, RS232 в ЛЦД и луч лазера подсвечивает цель.

При подлете снаряда к цели головка самонаведения на снаряде сканирует земную поверхность в поисках следа луча лазера. При обнаружении лазерного пятна в управляемом снаряде вырабатываются команды на рули, обеспечивающие наведение снаряда в центр лазерного пятна.

Преобразования координат в предлагаемых способах могут производиться с использованием следующих систем координат.

Привязку ЛЦД и огневой позиции, на которой расположено орудие, к местности желательно производить в географической системе координат (СК) с фиксацией широты, долготы и высоты местоположения.

ЛЦД фиксирует цель в полярной СК (расстояние, азимут, угол места). В пульте разведчика координаты цели, введенные с ЛЦД, преобразуются в географическую СК. Через радиосвязь координаты топографической привязки цели в географической СК поступают в пульт огневой позиции.

В пульте огневой позиции по координатам цели и орудия определяют дальность до цели, перепад высот, а также производят расчет установок стрельбы в полярной системе координат, связанной с орудием; причем ось Х системы координат ориентирована на север. По этим координатам наводят орудие.

Снаряд на первом участке при неуправляемом полете движется по траектории, определяемой наводкой орудия. На втором участке после включения головки самонаведения управление снарядом идет в полярной СК, связанной с продольной осью снаряда.

Для реализации способа могут применяться устройства, приведенные в прототипе.

Группа изобретений стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по сравнению с прототипом позволяет повысить точность стрельбы артиллерийскими управляемыми снарядами и ракетами при поражении подвижных целей за счет определения скорости и направления движения цели, и расчета времени момента выстрела. В изобретении по первому способу цель поражается в прогнозируемой точке, для которой рассчитывались установки стрельбы. В изобретении по второму способу цель поражается в заранее спланированной точке поражения цели, для которой рассчитывались установки стрельбы.

Источники информации

1. Патент RU №2111437 от 20.05.98 г., МПК 6 F 41 G 5/14 - Способ и устройство для наводки орудия.

2. Патент RU №2247297 от 27.02.2005 г., МПК 7 F 41 G 5/00, 7/22 - Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения.

1. Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающий обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, топографическую привязку цели к местности в пульте разведчика расчетным путем, преобразование координат цели в пульте разведчика в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, отличающийся тем, что дополнительно измеряют угол места цели относительно целеуказателя, а измерение расстояния от целеуказателя до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя ведут в режиме последовательных засечек положения цели, определяют в пульте разведчика направление и скорость движения цели, полученные значения совместно с координатами цели передают в пульт огневой позиции, где на их основе с учетом предварительно заданных метеоданных, баллистических поправок, времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе рассчитывают прогнозируемую точку встречи снаряда с целью на поверхности земли, при этом расчет установок стрельбы ведут по координатам орудия и координатам прогнозируемой точки встречи снаряда с целью, причем для поражения цели в прогнозируемой точке в пульте огневой позиции рассчитывают время момента выстрела, при наступлении которого выдается команда на выстрел.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время момента выстрела рассчитывают по формуле

t_В=t_Н+t_Р+t_{подг. орудия},

где t_В - время момента выстрела;

t_Н - время последнего замера координат цели;

t_Р - время выполнения расчетов;

t_{подг. орудия} - время подготовки снаряда и орудия к стрельбе.

3. Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающий обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели и азимута цели относительно целеуказателя, топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, топографическую привязку цели к местности в пульте разведчика расчетным путем, преобразование координат цели в пульте разведчика в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, отличающийся тем, что до обнаружения цели на местности выбирают точку, в которой планируют поразить цель, измеряют расстояние от целеуказателя до точки поражения цели, азимут и угол места точки поражения цели относительно целеуказателя, в пульт огневой позиции передают координаты точки поражения цели, а расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции выполняют по координатам точки поражения цели и координатам орудия с учетом предварительно заданных метеоданных и баллистических поправок, после реализации установок стрельбы выполняют разведку цели, причем измерение координат цели ведут в режиме последовательных засечек положения цели с определением в пульте разведчика направления и скорости движения цели, после чего в пульте разведчика с учетом времени полета управляемого снаряда в точку поражения цели рассчитывают время момента выстрела, при наступлении которого из пульта разведчика на пульт огневой позиции выдается команда на выстрел.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что для расчета времени момента выстрела определяют координаты точки выстрела, при попадании цели в которую необходимо выдать команду на выстрел, и расстояние от цели до точки выстрела по формулам

X_TB=Х_ТПЦ-V_X·t_полета;

Y_TB=Y_ТПЦ-V_Y·t_полета;

Z_TB=Z_ТПЦ-V_Z·t_полета,

где Х_ТВ, Y_ТВ, Z_ТВ - топографические координаты точки выстрела;

Х_ТПЦ, Y_ТПЦ, Z_ТПЦ - топографические координаты точки поражения цели;

V_Х, V_Y, V_Z - скорость цели;

t_полета - время полета снаряда в точку поражения цели;

где D_Ц-ТВ - расстояние от цели до точки выстрела;

Х_Ц, Y_Ц, Z_Ц - топографические координаты цели,

после чего рассчитывают время момента выстрела по формуле

t_В=t_ТЕК+D_Ц-ТВ/V-t_связи,

где t_ТЕК - текущее значение времени;

V - скорость цели;

t_связи - время передачи команды на выстрел с пульта разведчика до командира орудия.